Vaccine Sốt rét tiềm năng từ tảo biển

Các nhà sinh học của Đại học California, San Diego Hoa Kỳ đã thành công trong việc sử dụng chất chiết xuất từ tảo biển để sản xuất vaccine tiềm năng có khả năng ngừa lây truyền ký sinh trùng gây bệnh sốt rét.

Đây có thể là một thành tựu mở đường cho sự phát triển biện pháp phòng ngừa rẻ tiền cho con người thoát khỏi một trong những căn bệnh phổ biến và nguy hiểm nhất thế giới..

Sốt rét là một căn bệnh do nhiễm phải các ký sinh trùng thuộc nhóm đơn bào (Protozoa) có tên Plasmodium. Bệnh do muỗi là vector truyền. Sốt rét đã gây bệnh cho hơn 225 triệu người trên toàn thế giới đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, với triệu chứng ban đầu là sốt, đau đầu, có thể dẫn đến biến chứng nặng là hôn mê và tử vong.

Việc sử dụng tảo để sản xuất protein P. falciparium đưa vào những con chuột trong phòng thí nghiệm đã làm xuất hiện kháng thể chống lại ký sinh trùng P. falciparum ở chuột. Đây là kết quả của sự hợp tác liên ngành giữa hai nhóm nghiên cứu: Phòng khoa học sinh học UC San Diego và Trung tâm công nghệ sinh học tảo San Diego (UC San Diego -- Division of Biological Sciences and San Diego Center for Algae Biotechnology), cơ quan đã sử dụng tảo để sản xuất những chế phẩm sinh học và nhiên liệu sạch, hợp tác với Trung tâm Y học Nhiệt đới và các bệnh truyền nhiễm mới nổi trong Y khoa (Center for Tropical Medicine and Emerging Infectious Diseases in the School of Medicine).

Một trong những nguyên nhân gây khó khăn trong việc chế tạo vaccine sốt rét là do việc đòi hỏi một hệ thống có thể sản xuất protein phức tạp, ba chiều tương tự như những protein của ký sinh trùng, để từ đó các vật chủ sản xuất ra những kháng thể có khả năng làm gián đoạn sự lan truyền của sốt rét. Hầu hết các vaccine được tạo ra bởi vi khuẩn có cấu tạo tương đối đơn giản là các protein kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể sản xuất kháng thể chống lại vi khuẩn xâm nhập. Protein phức tạp hơn có thể được sản xuất nhưng đòi hỏi một quá trình tốn kém bằng cách sử dụng nuôi cấy tế bào động vật có vú, và các protein những tế bào sản xuất được tráng với đường thông qua một quá trình gọi là glycosyl (glycosylation: quá trình gắn đường vào chuỗi protein).

“Bệnh sốt rét gây ra bởi một loại ký sinh trùng có protein phức tạp, nhưng không bao giờ gắn đường vào protein”, GS. Stephen Mayfield chuyên ngành sinh học tại UC San Diego, người đứng đầu nhóm nghiên cứu đã nói. “Nếu bạn có một loại protein được bao phủ bởi đường và tiêm vào ai đó như một loại vaccine, phản ứng của cơ thể sẽ tạo ra những kháng thể chống lại các loại đường chứ không phải sườn amino acid của các protein từ sinh vật xâm nhập bạn muốn ức chế. Các nhà nghiên cứu đã thực hiện vaccine mà không có loại đường gắn lên protein này ở vi khuẩn, và sau đó cố gắng tái bẻ gập vào cấu trúc ba chiều , tuy nhiên đây là một đề xuất đắt tiền và kém hiệu quả”.

Thay vào đó, các nhà sinh học đã xem xét để sản xuất protein của họ với việc sử dụng một loại tảo xanh có thể ăn được, Chlamydomonas reinhardtii, được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu như mô hình di truyền của sinh vật (tương tự như ruồi giấm Drosophila và vi khuẩn E.coli). Hai năm trước, một nhóm nhà sinh học đứng đầu là Mayfield, đồng thời cũng là giám đốc Trung tâm Công nghệ sinh học tảo San Diego, một tập đoàn nghiên cứu tìm cách phát triển nhiên liệu vận chuyển từ tảo, UC San Diego đã công bố một nghiên cứu mang tính bước ngoặc chứng minh rằng nhiều liệu pháp điều trị phức tạp bằng protein ở con người, chẳng hạn như kháng thể đơn dòng và hormone tăng trưởng, có thể được sản xuất bởi Chlamydomonas.

Chlamydomonas là loại tảo ăn được, nhìn thấy tại UC San Diego, có thể trồng trong các ao nuôi ở bất cứ đâu trên thế giơi (Ảnh: SD – CAB)

James Gregory, một nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Mayfield, đặt ra giả thuyết về khả năng một loại protein bảo vệ phức tạp chống lại ký sinh trùng sốt rét được sản xuất từ Chlamydomonas. Với số lượng hai tỷ người sống ở vùng có bệnh sốt rét thì việc cung cấp thuốc chủng ngừa sốt rét là một đề xuất tốn kém và khó khăn mặt hậu cần, đặc biệt là khi thuốc chủng ngừa đó có giá thành cao khi sản xuất.

Với công nghệ hiện nay, rất tốn kém để có thể tiêm chủng cho 2 tỷ người”, Mayfield nói. “Thực tế, cách duy nhất để sản xuất ra vaccine sốt rét khả thi là vaccine này được sản xuất với chi phí thật thấp so với chi phí vaccine hiện nay. Tảo đáp ứng yêu cầu này vì con người có thể trồng tảo ở bất kỳ nơi nào trên hành tinh, trong ao hoặc ngay cả trong bồn tắm”.

Joseph Vinetz, giáo sư y học tại UC San Diego và là một chuyên gia hàng đầu trong các bệnh nhiệt đới cho biết protein được tạo ra bởi tảo khi tiêm vào chuột trong phòng thí nghiệm, tạo ra những kháng thể khóa sự lây truyền sốt rét từ muỗi sang người”.

“Chưa thể khẳng định các protein này là hoàn hảo, nhưng các kháng thể với protein tảo sản xuất của chúng tôi có thể nhận biết cac protein có nguồn gốc bệnh sốt rét, và bên trong muỗi, ngăn chặn sự phát triển ký sinh trùng sốt rét làm muỗi không thể truyền bệnh” Gregory nói.

“Bài báo này cho chúng ta thấy 2 vấn đề: một là các protein mà các nhà nghiên cứu sản xuất ở đây là những ứng viên vaccine sốt rét hiệu quả và hai là ít nhất chúng ta có cơ hội để sản xuất đủ vaccine phục vụ cho 2 tỷ người”.

Các nhà khoa học đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế về phát hiện này. Họ cho biết các bước tiếp theo là nghiên cứu xem protein tảo này có hiệu quả khi bảo vệ con người khỏi sốt rét hay không, và sau đó xác định xem có cần thiết phải sửa đổi các protein để phát sinh cùng một phản ứng kháng thể khi ăn tảo chứ không phải tiêm.

ThS Nguyễn Thị Hồng Ân
Nguồn:http://www.sciencedaily.com/releases/2012/05/120516174437.htm